O começo da vida

Os cientistas geralmente concordam que a primeira vida na Terra apareceu em algum momento antes de 3,9 bilhões de anos atrás (bya). Sabe-se que as origens da vida vieram depois da presença de água líquida na terra. Mas, além disso, não há evidências sólidas para estabelecer uma data mais precisa. No entanto, depois que grandes poças de água se formaram, foi possível a existência de vida.

Há evidências de isótopos de carbono para a vida nas rochas sedimentares mais antigas conhecidas do mundo do Cinturão de Greenstone de Isua, na Groenlândia Ocidental, com idade estimada de 3,85 bilhões de anos. Essas camadas de rocha ricas em carbono provavelmente se acumularam como bactérias do plâncton na superfície, morreram e se estabeleceram no fundo do oceano. Essas primeiras formas de vida não estavam apenas vivas, mas eram capazes de fotossíntese, isto é, inalar dióxido de carbono e exalar oxigênio.

A forma de vida mais antiga era muito simples. Era quase certo que fossem cianobactérias (às vezes erroneamente chamadas de algas verdes). Veja a foto de uma flor de cianobactéria acima. Sabemos que existiu 3,9 bya, no máximo, porque a primeira vida também deixou para trás os primeiros fósseis. Supondo que demorou cerca de 100 milhões de anos para a vida progredir até o ponto da fotossíntese (que é bastante sofisticada), a vida começou há pelo menos 4,0 bilhões de anos.

Atualize a Austrália. 

Distintos professores de geoquímica da UCLA, Mark Harrison e Elizabeth Bell, além de alguns pesquisadores associados, encontraram evidências de que provavelmente existia vida na Terra há pelo menos 4,1 bilhões de anos. Os pesquisadores, liderados por Bell, estudaram mais de 10.000 zircões em busca de carbono, o principal componente da vida. Zircões são minerais pesados ​​e duráveis ​​originalmente formados a partir de rochas derretidas encontradas na Austrália Ocidental. Eles capturam e preservam seu ambiente imediato, o que significa que funcionam como cápsulas do tempo.

O carbono contido no zircão tem uma assinatura característica, uma relação específica de carbono-12 para carbono-13, que indica a presença de vida fotossintética. Os cientistas identificaram 656 zircões contendo manchas escuras e analisaram de perto 79 deles usando uma técnica que mostra a estrutura molecular e química de microrganismos antigos em três dimensões. Um dos 79 zircões continha grafite, que é carbono puro, em dois locais. O grafite é mais antigo do que o zircão que o contém, disseram os pesquisadores. Eles sabem que o zircão tem 4,1 bilhões de anos com base em sua proporção de urânio para chumbo. Eles não sabem o quanto o grafite é mais antigo. Esta pesquisa foi publicada na edição de novembro de 2015 dos Proceedings of the National Academy of Sciences.

Atualize o Canadá. 

Os cientistas descobriram o que eles dizem que podem ser fósseis de alguns dos primeiros organismos vivos da Terra. Eles são representados por minúsculos filamentos, saliências e tubos encontrados em rochas canadenses datadas de até 4,28 bilhões de anos. Os micróbios dos cientistas de Quebec têm um décimo da largura de um cabelo humano e contêm quantidades significativas de tubos e filamentos de óxido de ferro. As estruturas fósseis foram envoltas em camadas de quartzo em um pedaço do antigo fundo do oceano que contém algumas das rochas vulcânicas e sedimentares mais antigas conhecidas pela ciência. A equipe examinou seções de rocha que provavelmente foram depositadas em um sistema de fontes hidrotermais - fissuras no fundo do mar que, quando aquecidas, causaram o vazamento de águas ricas em minerais. Essas aberturas são conhecidas por serem habitats importantes para micróbios.O Dr. Dominic Papineau, da University College London, que descobriu os fósseis em Quebec, acredita que esse tipo de cenário foi muito provavelmente o berço de formas de vida entre 3,77 e 4,28 bilhões de anos atrás (as estimativas de idade superior e inferior para as rochas).

Qualquer pretensão de ter a primeira vida na Terra atrai ceticismo. Isso é compreensível. Freqüentemente, é difícil provar que certas estruturas também não poderiam ter sido produzidas por processos não biológicos. A sugestão de que a vida já havia surgido "apenas" algumas centenas de milhões de anos após a formação da Terra é intrigante à luz dos debates sobre se a vida na Terra foi um acidente raro ou se a biologia é um resultado comum, dadas as condições certas. Os pesquisadores relataram suas descobertas na revista Nature em março de 2017.   Top

Cianobactérias e algas verde-azuladas

As cianobactérias são uma forma de bactéria que obtém sua energia da fotossíntese. Freqüentemente, são chamadas de algas verde-azuladas, mas isso é um erro. As cianobactérias pertencem à família dos organismos chamados procariotos porque suas células não possuem um núcleo rodeado por uma membrana. As cianobactérias incluem organismos de uma célula e também várias espécies de células que formam colônias. As colônias podem formar filamentos, como os ilustrados à esquerda, ou folhas, ou bolas ocas ou micro-organismos de paredes espessas.

As cianobactérias são provavelmente o grupo mais diversificado de microrganismos da Terra. Eles são encontrados em uma ampla gama de habitats do equador aos pólos. Eles são encontrados em lagos de água doce, oceanos de água salgada e solo úmido. Eles são encontrados em ambientes extremos, como fontes termais, salinas, rochas desérticas umedecidas e no oceano ártico gelado.

As cianobactérias são conhecidas por suas flores grandes e altamente visíveis que podem se formar em água doce e salgada. Eles têm a aparência de grandes flores de algas esverdeadas. Essas flores são tóxicas e freqüentemente levam ao fechamento das águas recreativas quando aparecem. As cianobactérias são organismos muito importantes para a saúde e o crescimento de muitas plantas. Eles são um dos poucos grupos de organismos que podem converter o nitrogênio atmosférico inerte em uma forma orgânica, como nitrato ou amônia. São essas formas fixas de nitrogênio que as plantas precisam para seu crescimento e devem ser obtidas do solo.

Ao produzir oxigênio como um subproduto da fotossíntese, acredita-se que enormes florescências de cianobactérias ao longo de milhões de anos converteram a atmosfera livre de oxigênio inicial em uma com quantidades significativas de oxigênio. Isso mudou dramaticamente a composição das formas de vida na Terra, estimulando a biodiversidade e levando à quase extinção de organismos intolerantes ao oxigênio.

As verdadeiras algas verde-azuladas não são procariontes, são eucariotas, o que significa que têm uma membrana que envolve o núcleo de suas células. As algas verde-azuladas também têm uma "parede celular" rígida que as torna uma planta. Uma célula eucariota é mostrada à esquerda com o núcleo em rosa rodeado pela membrana em amarelo.

Grande parte da vida na terra pertence à família dos eucariotos, desde as algas verde-azuladas até os seres humanos. Todos os organismos multicelulares são eucariotos, incluindo animais, plantas e fungos. Em uma base de contagem numérica, os eucariotos representam uma pequena minoria de todos os seres vivos. Mesmo no corpo humano, existem 10 vezes mais micróbios procariontes do que células humanas.

Acredita-se que certas cianobactérias evoluíram para eucariotos de algas verde-azuladas cerca de 2,5 bya (bilhões de anos atrás) muito, muito mais tarde do que quando as cianobactérias apareceram pela primeira vez. A origem da célula eucariótica é considerada um marco na evolução da vida, uma vez que inclui todas as células complexas e quase todos os organismos multicelulares. Foi o desenvolvimento do núcleo, que permitiu que formas de vida altamente complexas eventualmente evoluíssem.  Topo

Estromatólitos - Organismos com vida mais longa

Estromatólitos (stre 'mat-o-lites') são a forma de vida mais longa do planeta. Eles podem ser rastreados há pelo menos 3,5 bilhões de anos. Os estromatólitos marinhos atuais têm apenas vários milhares de anos e podem ser encontrados nas águas da Austrália Ocidental e das Bahamas. Outros tipos de estromatólitos também foram encontrados em riachos de água doce, lagos, fontes termais e até mesmo em lagos congelados. Existem mais de 170 tipos conhecidos de estromatólitos antigos, que se acredita terem se diversificado dependendo dos diferentes padrões de radiação e das condições locais da água. Veja a foto marinha à esquerda da muito salgada Shark Bay, na Austrália.

Estromatólitos são objetos semelhantes a rochas formados em águas rasas por microrganismos vivos unicelulares, cianobactérias, unidos em camadas sucessivas de grãos de sedimentos carbonáticos. (Um processo de construção semelhante é o dos recifes de coral que estão vivos nas bordas, mas com camadas de carbonato de cálcio secretadas pelos corais no interior.) As cianobactérias têm densidades populacionais de mais de 3 bilhões de organismos por metro quadrado. Gostam de água muito salgada e de ondas fortes. Observe a foto abaixo à esquerda mostrando estromatólitos debaixo d'água. Seu terço superior está vivo, enquanto os dois terços inferiores são camadas de pedra.

Cada célula de cianobactéria secreta uma película pegajosa de muco que aprisiona os grãos sedimentares locais. Os grãos de sedimento são unidos pelo muco e as cianobactérias crescem sobre os grãos. As bactérias são móveis e fotossintetizam, então se movem em direção à luz do sol. Como as cianobactérias precisam da luz solar para fotossintetizar, os estromatólitos são geralmente encontrados em águas com menos de dois metros de profundidade, onde há luz solar considerável. Sua mobilidade também permite que eles acompanhem o crescimento das camadas de sedimentos.

O sedimento aprisionado reage com o carbonato de cálcio na água circundante e cimenta os grãos para formar calcário. Esses depósitos de calcário se acumulam muito, muito lentamente - um estromatólito pode levar 100 anos para crescer 5 centímetros. Um estromatólito de três pés de altura pode ter cerca de 1.800 anos. Sem o estágio final de cimentação de calcário, as antigas estruturas de microrganismos não teriam sido preservadas como registros fósseis.

Os primeiros registros de estromatólitos começaram há cerca de 3,5 bilhões de anos (bya). Sua presença indica que, mesmo em uma idade tão precoce, procariontes avançados estavam presentes, indicando que a vida na Terra poderia ter começado muito antes, talvez já em 4.0 bya. Os estromatólitos atingiram o pico cerca de 1,25 bya e então começaram a diminuir. Hoje os estromatólitos marinhos podem ser encontrados apenas em áreas isoladas como Shark Bay, Austrália e Bahamas. Como exemplo de seu declínio, no Lago Clifton, na Austrália Ocidental, os cientistas estão testemunhando algas (eucariotos) eliminando as cianobactérias concorrentes, causadas por um aumento nos níveis de nutrientes na água.  Topo

Aparecem organismos multicelulares - algas vermelhas

Acredita-se que os primeiros organismos multicelulares foram algas vermelhas, que surgiram entre 1,4 e 1,2 bilhões de anos atrás. Isso ocorreu cerca de dois bilhões de anos após o aparecimento dos estromatólitos. Assim, mais da metade do tempo que a vida esteve presente na Terra, ela foi ocupada apenas por organismos unicelulares.

Micro-fósseis antigos de algas vermelhas foram preservados e encontrados na Ilha de Somerset, no norte do Canadá ártico. Esses fósseis têm 1,2 bilhão de anos. Os primeiros organismos multicelulares tinham certas características que definiram todas as formas de vida complexas desde então. As algas vermelhas inventaram o sexo e se reproduziram sexualmente.

A alga vermelha masculina libera esperma na água, que flutua nas proximidades, entrando em contato com o órgão reprodutor feminino e ocorre a fertilização. Com o contato, as barreiras se dissolvem dentro dos órgãos reprodutivos femininos. O núcleo masculino se divide e metade se funde com o feminino. A fêmea desenvolve um grande bulbo que eventualmente brota do resto das algas. Este bulbo é essencialmente uma alga vermelha juvenil que precisa apenas de tempo e nutrientes para crescer até ser adulta.

A reprodução sexual usando óvulos e espermatozóides é característica de organismos multicelulares e apareceu pela primeira vez em algas vermelhas. Esse desenvolvimento permitiu que formas de vida muito mais complexas (incluindo humanos) eventualmente evoluíssem. Então, se você voltar o suficiente, todos nós temos que agradecer as algas vermelhas por nossa existência.  Topo

A Explosão Cambriana

O clima no início do Período Cambriano (de 543 a 490 milhões de anos atrás (mya)) era frio, mas com o passar do tempo, o clima em toda a Terra ficou mais quente. Os continentes ainda estavam se formando e eram em sua maioria rochas estéreis. A terra ainda não tinha vida vegetal ou animal. Isso fez dos mares o lugar preferido para as espécies viverem. Os níveis do mar inundaram muitas áreas baixas e criaram habitats rasos, ideais para a desova de novas formas de vida marinha.

A Explosão Cambriana durou cerca de 53 milhões de anos e trouxe uma explosão dramática de mudanças evolutivas em uma nova vida. Entre as criaturas que evoluíram durante esse período, havia mariscos de corpo duro e ancestrais de aranhas e insetos.

Trilobitas (tri'-lo-bits), retratados à esquerda, foram as espécies dominantes durante este período. Os trilobitas são artrópodes extintos, animais com uma casca dura e pernas articuladas. Os trilobitas eram parentes distantes das lagostas e caranguejos-ferradura modernos. Os trilobitas tinham três corpos (tri-lóbulos) segmentados, bastante planos, com revestimento superior. Eles podiam se enrolar em bolas de proteção em mares cada vez mais cheios de predadores. Os trilobitas foram os primeiros animais a desenvolver olhos.

Os trilobitas existem em muitas variedades e tamanhos. Eles variavam de alguns centímetros a mais de 60 centímetros de comprimento. Os trilobitas provaram estar entre os animais pré-históricos mais bem-sucedidos e duradouros. Sabe-se que mais de 17.000 espécies existiram e sobreviveram por aproximadamente 300 milhões de anos e então morreram. Uma redução dramática do nível do mar na época provavelmente contribuiu para o seu fim.

Um animal dominante do Período Cambriano foi o gigante anomalocaris, (ah-NOM'-ah-LAH'-kariss), que prendeu sua presa com dois apêndices com pontas de garras revestidos de ganchos na frente de sua boca. Anomalocaris, que significa camarão anormal, tinha olhos compostos verdadeiros. Para a época em que viveu, o anomalocaris era uma criatura gigantesca, atingindo comprimentos de até seis pés. O Anomalocaris era um animal que nadava livremente e ondulava na água, flexionando o corpo como um golfinho moderno. Eles se alimentavam de trilobitas e outros artrópodes, vermes e moluscos. Anomalocaris foi o maior e mais temível predador do período cambriano.

As esponjas também cresceram nos mares cambrianos. Esses animais pertencem ao filo "porifera" por causa de todos os minúsculos poros em seus corpos. Uma espécie de esponja desse período tinha muitos galhos que a faziam parecer uma árvore. Outro tipo de esponja parecia uma casquinha de sorvete sem o sorvete. Muitas das esponjas foram extintas quando a temperatura da água caiu no final do período Cambriano.

O período cambriano terminou com uma extinção em massa. A principal teoria é que um período de glaciação continental ocorreu quando o clima da Terra esfriou no final do Cambriano. Os cientistas sugeriram que as condições frias eliminaram muitos dos organismos de água quente porque eram intolerantes ao frio. O avanço das geleiras teria reduzido a temperatura e os níveis dos mares rasos onde viviam tantas espécies marinhas. Mudanças na temperatura e também a redução da quantidade de oxigênio na água teriam significado o fim de muitas espécies que não poderiam se adaptar prontamente. A perda de seu habitat e o aumento da competição entre as espécies deslocadas remanescentes levaram ao desaparecimento de muitas delas - uma verdadeira extinção em massa.  Topo

Vida vegetal na terra

Cerca de 450 milhões de anos atrás (mya), logo após o período cambriano, as plantas começaram a chegar à terra. As primeiras plantas precisavam de uma fonte de água para a fotossíntese, por isso foram encontradas em terras pantanosas, onde podiam facilmente obter água do solo úmido. Por não possuírem nenhum tecido que conduzisse muito bem a água, eles tiveram que ficar próximos a um suprimento para obter a água necessária para a fotossíntese.

Um dos principais passos na evolução das plantas foi a evolução generalizada dos esporos como forma de reprodução das plantas. Os esporos são organismos unicelulares que são móveis e podem se reproduzir formando novas plantas. Como os esporos podem migrar pelo vento de um lugar para outro, eles permitem que as plantas se espalhem pela terra. Os esporos eventualmente evoluíram para sementes, que são os organismos de reprodução multicelular da maioria das plantas atuais.

Outro grande desenvolvimento em cerca de 430 mya foi o primeiro aparecimento de sistemas vasculares dentro das plantas. São as veias das plantas que circulam água, produtos químicos e minerais dentro da planta. Cerca de 375 mya, plantas que tinham sistema de raízes e folhas apareceram pela primeira vez. Esses avanços permitiram que as plantas dessa era se tornassem muito maiores e funcionassem internamente como as plantas de hoje. Veja o desenho do artista acima de um ambiente de pântano antigo.

Com o passar do tempo, cerca de 300 mya, as coníferas apareceram e prosperaram. Algumas das árvores desta família são pinheiros, cedros, ciprestes e sequoias enormes. As coníferas são plantas com sementes cônicas, principalmente árvores. A família das coníferas se espalhou rapidamente até que enormes florestas de coníferas cobriram a maior parte do planeta. As samambaias também eram abundantes, pois cresciam bem na vegetação rasteira das grandes florestas de coníferas.  Topo

Vida Animal em Terra - Peixes Andando

Por pelo menos 1,4 bilhão de anos após o início da vida, nenhum animal jamais pisou na terra. Um dos motivos é que leva muito tempo para as criaturas evoluírem de uma espécie para outra. Passar de uma vida na água para uma vida na terra foi um passo importante e teria levado muito tempo. Outra razão pode ter sido os raios ultravioleta. Por muito tempo, a Terra não teve uma camada de ozônio. Qualquer criatura que se aventurasse a pousar por qualquer período de tempo teria sido destruída pela radiação mortal. Depois que uma atmosfera oxigenada se desenvolveu, uma camada de ozônio se formou e a terra ficou mais segura para pisar. No entanto, os primeiros animais grandes a caminhar sobre a terra provavelmente foram peixes ambulantes que ainda viviam na água. Inicialmente, não havia comida na terra, então não havia razão urgente para eles viverem ali permanentemente.

Os vestígios de fósseis são a evidência de vida preservada nos sedimentos como resultado das atividades vivas dos organismos. Eles incluem rastros de superfície, trilhas, tocas subterrâneas, bem como material fecal e as marcas produzidas por animais moribundos. Eles são evidências deixadas para trás por seres vivos, mas não evidências diretas das próprias criaturas. Existem evidências fósseis de rastros de animais na terra desde cerca de 530 milhões de anos atrás (mya).

Essas pegadas provavelmente foram feitas por minúsculos artrópodes, animais sem coluna vertebral (invertebrados), mas com esqueleto externo, corpo segmentado e apêndices articulados. Veja a foto à esquerda de um artrópode atual. Os artrópodes incluem moscas, insetos, vermes, caranguejos, escorpiões, estrelas do mar e polvos. A esmagadora maioria das espécies animais são invertebrados. Apenas cerca de 4% de todas as espécies animais têm coluna vertebral.

Acredita-se que os tetrápodes, quatro animais com membros com uma coluna vertebral (vertebrados), caminharam sobre a terra cerca de 400 mya de acordo com evidências fósseis. Veja a imagem à esquerda de um acanthostega. Os tetrápodes eram criaturas aquáticas que viviam em pântanos e lagoas rasas, mas se aventuravam na terra ocasionalmente, talvez para acasalar ou se esconder dos inimigos. Em terra não havia inimigos, enquanto no mar havia muitos deles. Os tetrápodes provavelmente também andavam no chão de seus pântanos e lagoas rasas.

Eventualmente, os tetrápodes fixaram residência permanente na terra e sobreviveram em pequenos insetos e pequenas plantas, provavelmente esteiras de plantas relacionadas com a família das algas verdes. Os tetrápodes incluem anfíbios, répteis, pássaros, dinossauros e mamíferos. O desenvolvimento da estrutura dos vertebrados pavimentou o caminho para animais mais avançados e, eventualmente, humanos.  Topo

Como a vida começou?

Conforme mencionado no início desta página, a vida certamente começou como bactérias, muito provavelmente cianobactérias. Mas como a bactéria se formou e se reproduziu? Ninguém sabe realmente a resposta para esta pergunta. Mas existem algumas teorias, nenhuma das quais é completamente convincente neste momento.

Uma das teorias é que a vida veio de outras partes do universo e foi transportada para a Terra por meteoros ou cometas. Embora possa haver vida em outras partes do universo, poucos cientistas concordam com a teoria de que ela chegou por meio de meteoros. O calor de entrada pela atmosfera é tão grande que é improvável que qualquer forma de vida possa sobreviver ao processo. A maioria dos meteoros queima ao passar pela atmosfera, assim como qualquer forma de bactéria.

No entanto, os ingredientes químicos básicos para a vida podem ter chegado do espaço sideral e, então, a vida ter se formado aqui na terra. A maioria dos organismos vivos é composta de carbono, oxigênio, hidrogênio, enxofre, além de um pouco de nitrogênio e fósforo. Existem algumas dezenas de outros elementos em pequenas quantidades, mas como uma primeira aproximação os organismos vivos são feitos de carbono, oxigênio e hidrogênio.

Houve um experimento famoso no início dos anos 1950 que testou a hipótese de que as condições durante a Terra primitiva eram favoráveis ​​para as reações químicas formarem compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos por meio de raios. O experimento foi feito por Stanley Miller e Harold Urey, da Universidade de Chicago. Miller-Urey basicamente colocou metano (gás natural), amônia, gás hidrogênio e vapor de água em um copo. Esta não foi uma mistura aleatória; na época em que fizeram o experimento, essa mistura constituía o que se pensava ser a atmosfera primitiva.

Eles colocaram uma carga elétrica na mistura para simular um raio atingindo a atmosfera primitiva. Depois que o experimento durou alguns dias, de repente havia uma gosma marrom por todo o recipiente de reação. Quando eles analisaram o que estava no recipiente, eles encontraram aminoácidos que são os blocos de construção das proteínas. Na verdade, eles ocorreram quase nas mesmas proporções que encontraríamos se você olhasse para a matéria orgânica de um meteorito.

Portanto, a química que Miller-Urey usou neste experimento não foi uma química improvável, mas uma química amplamente distribuída por todo o sistema solar. Esse famoso experimento deu suporte à teoria de que a composição da Terra primitiva e de sua atmosfera poderia ter sido o resultado de moléculas orgânicas sendo formadas pela própria natureza . Experimentos subsequentes com diferentes produtos químicos iniciais produziram diferentes aminoácidos e outros compostos, mas nenhum mostrou qualquer forma de vida.

Portanto, o que podemos concluir provisoriamente é que "a vida é uma forma de química", uma forma particular na qual os produtos químicos podem evoluir para realizar sua própria reprodução. Quando pensamos sobre a origem da vida dessa maneira, não é que a vida seja de alguma forma diferente do resto do planeta. A vida é algo que surge na superfície de um planeta em desenvolvimento como parte integrante da química normal dessa superfície. Toda a vida que conhecemos é fundamentalmente muito semelhante. Se você olhar para a célula de uma bactéria, verá que tem aproximadamente as mesmas proporções de carbono, oxigênio e hidrogênio que o corpo humano. A maquinaria bioquímica básica de uma bactéria é de maneira semelhante à química de nossas células humanas. Embora não saibamos os mecanismos precisos de como a vida começou, agora sabemos que não era algo muito incomum, mas fazia parte do desenvolvimento normal de um planeta em condições favoráveis.

Fonte: http://www.earlyearthcentral.com/early_life_page.html